Sichere Fügeverbindungen bei extremen Lasten

Militärische Luftfahrzeugstrukturen werden mit extrem dynamischen Belastungen, wie zum Beispiel Hochgeschwindigkeitsimpakt oder Blastbelastung, beansprucht. Um derartige Fügestrukturen sicher zu designen, ist es wichtig, nicht nur die Werkstoffe, sondern auch die Bauteilverbindungen bei hohen Belastungsgeschwindigkeiten zu charakterisieren. Bei den notwendigen hohen Testgeschwindigkeiten liefern jedoch dynamische Zug-Prüfmaschinen keine zuverlässigen Ergebnisse mehr.

Aus diesem Grund wurde am Fraunhofer EMI der »Split Hopkinson Tension Bar«, eine Versuchsanlage zur hochdynamischen Prüfung, adaptiert, um das Testen von Fügeverbindungen zu ermöglichen. Dafür wurden Proben aus typischen FlugzeubaumaterialenKohlefaserverbundwerkstoff (CFK) und Aluminium hergestellt. Während der ersten Versuchskampagne konnten mit der Anlage drei verschiedene Fügeverbindungstypen erfolgreich geprüft und verglichen werden: geklebte, geschraubte und hybride geklebt-geschraubte Verbindungen. Die Prüfung mit dem Split Hopkinson Tension Bar stellt somit eine geeignete Methode zur hochdynamischen Verbindungscharakterisierung dar. Die erzielten Ergebnisse demonstrieren außerdem die Vorteile der Hybridverbindungen zur Erhöhung der Sicherheit von Luftfahrzeugstrukturen: Sie widerstehen hohen Kräften, bevor sie versagen, und nehmen beim Versagen viel Energie auf. Weitere Verbindungen werden in Zukunft mit der neu entwickelten Prüfmethode charakterisiert.